(57)【要約】【課題】光の取り出し効率を向上させるとともに、広い視野角特性を有する有機ＥＬ素子アレイを提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子は、光吸収部材近傍の反射層の視野角特性が、他の領域の反射層の視野角特性よりも狭い構成とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電極と第二電極との間に有機化合物層を狭持した有機ＥＬ素子が複数個配列され、各々の有機ＥＬ素子の間に光吸収部材が配置されて成る有機ＥＬ素子アレイにおいて、
有機ＥＬ素子は、光吸収部材近傍の反射層の視野角特性が、他の領域の反射層の視野角特性よりも狭い構成とされていることを特徴とする、有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項２】
第一電極又は第二電極のうち、少なくとも一方が反射層を兼ねていることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項３】
光吸収部材は素子分離膜であることを特徴とする、請求項１に記載した有機ＥＬ素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一電極と第二電極とで有機化合物層を狭持した有機ＥＬ素子（以下、素子と省略する場合がある。）が複数個配列され、各々の有機ＥＬ素子の間に光吸収部材が配置されて成る有機ＥＬ素子アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、一対の電極間に有機化合物層が狭持されて成る有機ＥＬ素子において、発光層で発生した光は、デバイス外部に取り出す割合が低いことが知られている。これは、以下のような理由が挙げられている。一つは、発光した光が、観察者側に達するまでに透過する各層によって、吸収、減衰されてしまう事に因る。また、構成する各層の屈折率差により、各層の界面に斜入射した光の一部は、界面で全反射されてしまい有機化合物層の中に閉じ込められてしまう事も挙げられる。そこで、光の取り出し効率を上げるために、次のような方法が提案されている。基板上にフォトレジストをパターニングし、エッチング処理により基板に凹凸を設け、さらに凹凸上に透明電極、発光層、さらに光反射性の電極を順に積層する。この凹凸構造により、有機化合物層の中に閉じ込められてしまう光を、観察者側により多く射出できるようにし、光の取り出し効率を高めている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
また、光取り出し効率低下の他の原因として、偏光板による減衰が挙げられる。偏光板を配置しない場合には、反射電極の鏡面反射により、素子の非発光時に外光が反射電極で反射してしまい、結果としてコントラストが低下してしまう。この外光の反射によるコントラストの低下を防ぐ目的で偏光板が観察者側に配置されている。しかし、この偏光板により、素子内部から観察者方向に進行する光の一部も吸収されてしまうため、偏光板を使用することが光の取り出し効率を低下させる原因にもなっている。そこで、偏光板を使用せずに取り出し効率を上げ、且つコントラストの低下を防ぐ構成が提案されている。この提案の特徴は反射電極による外光反射を防止するため、反射電極に散乱機能を持たせていることである。その散乱機能を有する形状として凹凸形状が提案されている。加えて、光取り出し側にカラーフィルターを配置することにより、外光がカラーフィルターに入射する際は、その色に応じて外光は減衰される。さらに反射電極により散乱された光が他の色のカラーフィルターに進行すると入射時とは別の波長が減衰されるため、より外光の影響を低減できる（例えば特許文献２を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４２５２１号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように反射電極に凹凸を設けることで、発光した光の取り出し効率が向上することが提案されている。その際に有機ＥＬ素子の特徴の一つである広い視野角特性を有するためには、反射電極の視野角特性を広くすることが不可欠である。しかしながら、前記構成の有機ＥＬ素子で有機ＥＬ素子アレイを構成した場合、広い視野角特性を有する反射電極の凹凸構造により反射された光の一部は、素子と素子との間に配置されている素子分離膜に光が進行し、吸収されてしまう。その結果、各素子の素子分離膜の近傍では光の取り出し効率が低下してしまい、十分な輝度が得られていない。
【０００６】
そこで本発明は、光の取り出し効率を向上させるとともに、広い視野角特性を有する有機ＥＬ素子アレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る有機ＥＬ素子アレイは、
第一電極と第二電極との間に有機化合物層を狭持した有機ＥＬ素子が複数個配列され、各々の有機ＥＬ素子の間に光吸収部材が配置されて成る有機ＥＬ素子アレイにおいて、
有機ＥＬ素子は、光吸収部材近傍の反射層の視野角特性が、他の領域の反射層の視野角特性よりも狭い構成とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の有機ＥＬ素子アレイは、広い視野角特性を有し、且つ光吸収部材に進行する光の割合が低減されるため、光の取り出し効率が向上し、その結果、明るい表示が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態である有機ＥＬ素子アレイについて、図面を参照しながら、詳細に説明する。
【００１０】
＜第一の実施形態＞
図１に第一の実施形態の模式図を示す。図１は有機ＥＬ素子アレイを構成する一つの有機ＥＬ素子の断面図である。
【００１１】
支持基板１の上に光反射性の第一電極２と光透過性の第二電極３との間に有機化合物層４を挟持し、第一電極２と第二電極３との間に電流を印加することにより、有機化合物層４で発生する光を第二電極３側から取り出す構成となっている。また隣接する素子（不図示）から光が透過するのを防止するために、素子と素子とを仕切る光吸収部材（本実施形態では素子分離膜）５を配置している。
【００１２】
有機化合物層４で発生した光は等方散乱であるため、光は全方位に進行する。発生した光のうち、第二電極３に向かって進行する光は、有機化合物層４を透過し、更に第二電極３を透過し、観察者に達する。一方で、第一電極２に向かって進行する光は、有機化合物層４を透過し、第一電極２で反射され、再び有機化合物層４を通り、第二電極３を透過し、観察者に達する。図１において、有機化合物層４で発生した光のうち第一電極２に垂直に進行し、第一電極２で反射した光を反射光６とする。
【００１３】
ここで第一電極２は、反射光６の視野角特性が異なる第一電極２Ａと第一電極２Ｂにより構成されている。即ち素子中央に配置される第一電極２Ａは指向性が弱く・広い視野角特性を有し、反射光６Ａは広い領域に進行する。一方、素子分離膜５の近傍に配置される第一電極２Ｂは、第一電極２Ａと比較してより強い指向性・狭い視野角特性を有し、反射光６Ｂはより狭い領域に進行する。つまり、素子中央に配置される第一電極２Ａにより反射光６Ａの広い視野角を保ち、且つ第一電極２Ｂにより反射光６Ｂの視野角を狭めることで前記反射光６Ｂの素子分離膜５に進行する割合を低減することができるので、光の取り出し効率が向上する。その結果、有機ＥＬ素子（アレイ）は広い視野角特性と明るい表示が可能となる。
【００１４】
本実施形態では、第一電極２を反射層とし、第二電極３を光透過性としたが、第一電極を光透過性とし、第二電極３を反射層としてもよい。
【００１５】
［反射層の作製方法］
反射層の製造方法としては、例えばガラスに微細な凹凸を作り、金属を蒸着する方法や、感光性樹脂を塗布した後、露光及びウェット現像を行って凹凸を作成した後に金属を蒸着する方法などがある。また、金属層上に屈折率の異なる粒子と樹脂の混合層を形成する方法や、干渉露光によってホログラムを作成する方法等もある。しかし、所望の反射特性を得ることができれば、どのような方法で作成しても構わない。
【００１６】
図２（Ａ）に示される反射層は、まず支持基板１上に感光性樹脂層を堆積させた後、露光、現像して連続した凸部を有する凹凸層１０を形成し、次に感光性樹脂から成る凹凸層１０の上に金属層１１を蒸着して形成されたものである。なお、凹凸層１０を形成した後に、金属層１１の蒸着に先立ち、熱処理や溶剤処理を行って、凸部形状をなだらかにするなど、多少変形させてもよい。
【００１７】
図２（Ｂ）、（Ｃ）に示される反射層は、図２（Ａ）と比較して指向性が強くなるように設計されたものである。図２（Ｂ）の反射層は、図２（Ａ）の反射層と比較して凹凸層１０の凸部の密度は変わらないが、凸部の高さがより低く設計されている。そして、このように設計した場合、反射層は図２（Ａ）のものより、より鏡面に近づくため、反射される光はより狭い範囲に拡散し、結果として指向性が強くなる。
【００１８】
図２（Ｃ）に示される反射層は、図２（Ａ）の反射層と比較して凹凸層１０の凸部の高さは変わらないが、凸部の密度がより小さく設計されている。このように設計した場合、反射層は図２（Ａ）のものより平坦な領域が増えるため、より鏡面に近い構造となり、反射される光はより狭い範囲に拡散し、結果として指向性が強くなる。なお、図２（Ｃ）では平坦な領域が凸部の下端に形成されているが、凸部の上端に平坦領域を形成してもよい。
【００１９】
図２（Ｄ）に示される反射層は、斜面に凹凸層１０を形成するように設計されており、これにより反射される光は傾斜方向の範囲に拡散することができる。このように反射される光を傾斜方向の範囲に拡散させるようにした場合、反射層は図２（Ａ）のものと比較して傾斜面に垂直な方向に反射特性をずらすことができ、観察面から見て、図２（Ａ）とは異なる指向性を付与することができる。
【００２０】
図２（Ｅ）に示される反射層は、凸部の形状に非対称性を有する凹凸層１０であって、図２（Ｄ）と同じく、非対称性の指向特性を付与することができる。
【００２１】
図２の説明において、「凸部を形成する」と表現したが、感圧樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂などによる平坦な層を支持基板１上に形成した後、その一部を除去または変形して、連続した凹部を形成しても類似の凹凸層の構造が得られることはいうまでもない。
【００２２】
凸部、凹部の高さまたは深さ、面積、傾斜角などの寸法は一定である必要は必ずしもなく、所望の光学特性を得ることができるのであれば一定である必要はない。例えば適切な範囲内でガウス分布をとっていてもよい。
【００２３】
凹凸構造は周期的である必要はなく、無秩序な凹凸パターンを用いることは、表示時におけるモアレの発生を抑制する効果がある。
【００２４】
［材料］
支持基板１としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のプラスチックフィルムの他、ガラスや石英等を使用することができる。
【００２５】
第一電極２、第二電極３の材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、クロム、白金、Ａｌ、Ａｇなどを挙げることができる。電極が反射層を兼ねる場合には、光反射性の高い材料にて形成するのが好ましい。また、光取り出し側の電極とする場合は、透明電極であってもよい。
【００２６】
有機化合物層４としては、公知のものでもよく、例えば、トリス[８−ヒドロキシキノリナート]アルミニウム（Ａｌｑ３）、N、N'−α−ジナフチルジンジジン（α−ＮＰＤ）等を挙げることができる。有機化合物層４は正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層から構成してもよい。また、有機化合物層４は単層でもよいし、複数層であってもよい。
【００２７】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子アレイは、例えばＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色発光する構成としてもよい。この場合、アクティブマトリクス駆動の表示装置に好適に用いることができる。
【００２８】
＜第二の実施形態＞
図３に第二の実施形態の模式図を示す。図３は有機ＥＬ素子アレイを構成する１つの有機ＥＬ素子の断面図である。
【００２９】
図３において、図１と異なる点は、第一電極２が指向性・視野角特性の異なる３つの領域、第一電極２Ａ、２Ｂ、２Ｃにより構成されていることである。素子中央に配置される第一電極２Ａから、第一電極２Ｂ、素子分離膜５の近傍に配置された第一電極２Ｃの順に、より強い指向性・狭い視野角特性となっている。この構成により、素子分離膜５に進行する反射光６の割合が減少し、素子全体として光取り出し効率が向上する。
【００３０】
本実施形態では、３種類の異なる指向性・視野角特性を有する第一電極２としたが、指向性・視野角特性が連続的に変化するようにしてもよい。その場合においても、素子分離膜５の近傍を他の領域と比較してより強い指向性・狭い視野角特性とするとよい。
【００３１】
＜第三の実施形態＞
図４に第三の実施形態の模式図を示す。図４は有機ＥＬ素子アレイを構成する１つの有機ＥＬ素子の断面図である。
【００３２】
図４において、素子中央の第一電極２Ａは凹凸の無い鏡面反射である。素子分離膜５の近傍に配置された第一電極２Ｂは、強い指向性・狭い視野角特性を有する。この構成においても、第一電極２Ｂの反射光６Ｂが素子分離膜５に進行する割合を減らすことができ、素子全体として光取り出し効率が向上する。
【実施例】
【００３３】
次に、説明した実施形態の実施例及び比較例について説明する。
【００３４】
＜実施例１＞
図１に示す有機ＥＬ素子の作製方法について述べる。
【００３５】
支持基板１に凹凸層１０を形成するための感光性樹脂（図２参照）（商品名：ＯＭＲ８３−２０Ｃｐ、東京応化製）を厚さ１.０μｍとなるように塗布する。この後、フォトリソグラフィー及びウェット現像により、素子中央の第一電極２Ａの領域は、１つの素子に対する感光性樹脂の割合が５０％になるようにする。また、素子端部の第一電極２Ｂの領域は、１つの素子に対する感光性樹脂の割合が３０％になるように凸部をパターニング形成する。この後、１２０℃で３０分熱処理し、更に２００℃で６０分熱処理する。
【００３６】
絶縁性の樹脂（アクリル樹脂）を支持基板１上に塗布し、フォトリソグラフィー及びウェット現像によりパターニング形成する。この後、２００℃で６０分熱処理し素子分離膜５とする。
【００３７】
銀を２００ｎｍ、インジウム亜鉛酸化物（ＩＴＯ）を０．６ｎｍの膜厚で積層し、第一電極２とする。第一電極２をＵＶ・オゾン洗浄し、その後真空蒸着装置に搬送する。前記真空蒸着装置を１ｘ１０-6Ｔｏｒｒまで排気する。
【００３８】
【化１】
2007299826.tif 000003
で表せる第一電極２上に、N、N'−α−ジナフチルジンジジン（α−ＮＰＤ）を５０ｎｍの膜厚で成膜し、正孔輸送層とする。
【００３９】
【化２】
2007299826.tif 000004
で表される、クマリン６とトリス[８−ヒドロキシキノリナート]アルミニウム（Ａｌｑ３）の共蒸着膜を３０ｎｍの膜厚で成膜し、発光層とする。
【００４０】
【化３】
2007299826.tif 000005
で表される、フェナントロリン化合物を１０ｎｍの膜厚で成膜し、電子輸送層とする。
【００４１】
炭酸セシウムと＜化３＞で表されるフェナントロリン化合物の共蒸着膜を４０ｎｍの膜厚で成膜し、電子注入層とする。また、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層をもって有機化合物層４とする。
【００４２】
スパッタ装置に搬送し、電子注入層の上に酸化錫インジウム（ＩＴＯ）を２２０ｎｍの膜厚で成膜し、第二電極３とする。
【００４３】
第二電極３全体を覆うように窒化シリコン（ＳｉＮ）を１７００ｎｍの膜厚で成膜し、不図示の防湿層とする。
【００４４】
この有機ＥＬ素子に直流電流を印加すると、素子全体の発光は従来の構成と比較して、明るく、良好な光取り出し効率が得られる。
【００４５】
＜実施例２＞
図３に示す有機ＥＬ素子の作製方法について述べる。
【００４６】
支持基板１に凹凸層１０を形成するための感光性樹脂を実施例１と同様に塗布する。ここで、第一電極２は３種類の反射特性を備えた反射層とする。図３の第一電極２Ａの領域は、１つの素子に対する感光性樹脂の割合が５０％になるように、第一電極２Ｂの領域は、同様に４０％になるように、第一電極２Ｃの領域は、同様に３０％になるように、パターニングする。これら以外は、実施例１と同様に作製する。
【００４７】
この有機ＥＬ素子に直流電流を印加すると、素子全体の発光は従来の構成と比較して、明るく、良好な光取り出し効率が得られる。
【００４８】
＜実施例３＞
図４に示す有機ＥＬ素子の作製方法について述べる。
【００４９】
支持基板１に凹凸層１０を形成するための感光性樹脂を実施例１と同様に塗布する。ここで、素子中央の第一電極２Ａは鏡面の反射特性とし、凹凸層１０を形成しないようにする。図４の第一電極２Ｂの領域は、１つの素子に対する感光性樹脂の割合が３０％になるように、パターニングする。これら以外は、実施例１と同様に作製する。
【００５０】
この有機ＥＬ素子に直流電流を印加すると、素子全体の発光は従来の構成と比較して、明るく、良好な光取り出し効率が得られる。
【００５１】
＜比較例１＞
図５に示す有機ＥＬ素子の作製方法について述べる。
【００５２】
支持基板１に凹凸層１０を形成するための感光性樹脂を実施例１と同様に塗布する。第一電極２の全領域を、１つの素子に対する感光性樹脂の割合が５０％になるように、凸部をパターニング形成する。この後、１２０℃で３０分熱処理し、さらに２００℃で６０分熱処理する。これら以外は、実施例１と同様に作製する。
【００５３】
この有機ＥＬ素子に直流電流を印加すると、素子分離膜５近傍の光取り出し効率が低いため、素子全体の発光は暗い表示となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第一の実施態様に係る有機ＥＬ素子アレイを構成する１つの有機ＥＬ素子の構成を示す図である。
【図２】本発明の反射層の形成方法及び反射層に指向性を付与するための構造を説明する図である。
【図３】本発明の第二の実施態様に係る有機ＥＬ素子アレイを構成する１つの有機ＥＬ素子の構成を示す図である。
【図４】本発明の第三の実施態様に係る有機ＥＬ素子アレイを構成する１つの有機ＥＬ素子の構成を示す図である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子アレイを構成する１つの有機ＥＬ素子の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  支持基板
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  第一電極
３  第二電極
４  有機化合物層
５  素子分離膜
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ  反射光
１０  凹凸層
【図１】
2007299826.tif 000006
【図２】
2007299826.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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